Relatório Força do Atrito

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA 
CATARINA– UFSC 
ENGENHARIA DE MATERIAIS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BRUNO TOSELLI 
Número de matrícula: 17202627 
RICARDO CASTILHOS THISTED 
Número da matrícula: 17204728 
THAISY CORAL BORBA 
Número da matrícula: 17204941 
THALES DOS SANTOS DEMONTI 
Número de matrícula: 17205492 
 
ESTUDO DAS FORÇAS ATUANTES SOBRE UM CORPO 
Teste de coeficiente atrito e ângulo de inclinação antes do 
escorregamento em superfícies de pisos cerâmicos e na superfície de 
uma mesa. 
 
 
 
Florianópolis 
2017 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BRUNO TOSELLI 
RICARDO CASTILHOS THISTED 
THAISY CORAL BORBA 
THALES DOS SANTOS DEMONTI 
 
ESTUDO DAS FORÇAS ATUANTES SOBRE UM CORPO 
Teste de coeficiente atrito e ângulo de inclinação antes do 
escorregamento em superfícies de pisos cerâmicos e na superfície de 
uma mesa. 
 
 
Trabalho apresentado como requisito parcial para aprovação 
na disciplina de Tratamento de Dados a Faculdade de 
Engenharia de Materiais, da Universidade Federal de Santa 
Catarina. 
 
Prof. Dr. Fernando Cabral 
Florianópolis 
2017 
RESUMO 
 
A força de atrito é uma característica que origina da superfície de qualquer material. Devido 
seus arranjos e estruturas atômicas. Esta característica é importante para inúmeras aplicações 
no dia a dia, pois existe casos em que se precisa de muito atrito e aplicações cujo qual se quer 
ter o mínimo de atrito possível, por exemplo, pastilhas de freio de um automóvel e um 
lubrificante de um rolamento respectivamente. Essa característica é importante para a 
Engenharia de Materiais, suas pesquisas e aplicações. Tendo conhecimento disso viu-se a 
necessidade de entender o funcionamento desta força e seu comportamento. Para isso foram 
aplicados testes de coeficiente de atrito e ângulos de inclinação em um corpo de prova antes 
do seu escorregamento para diferentes superfícies, piso antiderrapante, piso de baixa 
rugosidade e laminado de Eucatex de uma mesa escolar, analisando os dados obtidos e os 
comparando com a norma ABNT que regula a fabricação de pisos e azulejos. 
 
Palavras-chave: Coeficiente de atrito; Rugosidade; Escorregamento; Força de Atrito. 
 
 
 
 
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SUMÁRIO 
 
 
 
1 INTRODUÇÃO 5 
2 OBJETIVOS 6 
3 DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO 7 
4 MEDIDAS EXPERIMENTAIS 10 
5 ANÁLISE DE DADOS 15 
6 CONCLUSÃO 16 
7 BIBLIOGRAFIA 17 
 
 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
A física estuda varias forças atuantes sobre um corpo em diversas situações uma delas é a 
força de atrito. A força de atrito é uma força que se opõe ao movimento de um corpo. Um 
exemplo da importância desta força, é o simples caminhar que só é possível devido a força do 
atrito atuando sobre seus pés, sendo contraria ao movimento. A força de atrito também dita 
como coeficiente de atrito, é uma característica importante na fabricação de vários utilitários 
diários na vida do ser humano, desde pastilhas de freios de carro até pisos cerâmicos muito 
utilizados na construção civil. Tendo em vista a importância do coeficiente de atrito para 
Engenharia de Materiais que é responsável pela escolha, fabricação e melhoramento de novos 
materiais utilizados na indústria, viu-se a necessidade de estudar o coeficiente de atrito e seu 
comportamento. Para o estudo foi realizado testes de coeficiente atrito e ângulo de inclinação 
antes do escorregamento de um corpo de prova em superfícies de pisos cerâmicos e na 
superfície de uma mesa. Utilizando um aparelho celular e uma ferramenta de medição do site 
www.fisica.pro.br/acc para medir o ângulo de inclinação antes do escorregamento e o 
coeficiente de atrito. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2. OBJETIVOS 
 
Através do ângulo de inclinação antes do escorregamento e o coeficiente de atrito de pisos 
cerâmicos. 
 Criar um esquema do experimento. 
 Criar o diagrama do corpo livre para o corpo de prova 
 Usar um corpo de prova de borracha e fazer dez medidas nas seguintes 
superfícies: 
1. Piso de baixa rugosidade (mais claro). 
2. Piso Antiderrapante (mais escuro). 
3. Laminado de Eucatex da superfície de uma mesa escolar. 
 
 Calcular a média e o desvio padrão para cada superfície. 
 
 Definir os gráficos de controle (carta de controle). 
 
 
 
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3. DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO 
 
Conforme os estudos de física ao longo da história sobre as forças que atuam sobre o corpo. 
Concluiu-se que o “Atrito é uma força que se opõe ao movimento de um corpo. Ela pode ser 
classificada de duas formas: 
 Força de atrito cinético (ou dinâmico): é uma força que surge em oposição ao 
movimento de objetos que estão se movendo; 
 Força de atrito estático: atua sobre o objeto em repouso e dificulta ou impossibilita 
que ele inicie o movimento. 
O módulo da força de atrito estático ou cinético depende principalmente de dois fatores: 
1. Módulo da força normal (N) às superfícies em contato (figura 1); 
 
Figura-1 
 
2. Força Normal é a força exercida pela superfície sobre o corpo. Ela é perpendicular à 
superfície e tem direção oposta ao Peso 
dos materiais que constituem essas superfícies e que definem o coeficiente de atrito entre 
eles. 
O coeficiente de atrito é um coeficiente adimensional que expressa a oposição que mostram 
as superfícies de dois corpos em contato ao deslizar um em relação ao outro. Geralmente é 
representado com a letra grega μ (mi)” (Teixeira, 2015) 
 
 
 A força de atrito deve-se a pequenas rugosidades que existem entre as superfícies 
moleculares de um objeto, estas rugosidades vêm do arranjo dos átomos e a estrutura do 
material cujo qual o objeto é feito; as mesmas que são imperceptíveis a olho nu, sendo assim 
visível apenas microscopicamente a partir de micrografias como exemplo da Figura 2. 
 
 
 
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Figura - 2 
 
 O estudo da análise destas rugosidades vem-se a partir do estudo da estrutura e 
microestrutura de materiais. Estas rugosidades geram um coeficiente de atrito que implica em 
uma resistência ao escorregamento que são de extrema importância para fabricação de 
inúmeros materiais essenciais na vida do ser humano como, por exemplo, pisos cerâmicos 
utilizados na construção civil entre outros utilitários. 
O coeficiente de atrito em pisos cerâmicos é responsável pela segurança do usuário ao 
caminhar por sua superfície, principalmente na presença de água, sabão, óleo ou qualquer 
outra substância, ou em superfícies de aclive e declive, tentando proteger o consumidor de 
possíveis acidentes. No Brasil existe uma normalização sobre a resistência ao escorregamento 
para fabricação de pisos e azulejos cerâmicos regida pela ABNT a NBR 13.818 Placas 
cerâmicas para revestimento – Especificação e métodos de ensaios, que diz. 
“A Norma 13818/97 no anexo N – Determinação do coeficiente de atrito, define o método de 
ensaio e como deve ser a expressão dos resultados. O ensaio do coeficiente de atrito define o 
nível de aderência do produto e é realizado apenas para placas cerâmicas especificadas para 
aplicaçãoem pisos ou pavimentos. A classificação após a realização do ensaio, definida pela 
norma é a seguinte: 0,4: Recomendado para uso onde se quer resistência ao escorregamento. “ 
(ABNT,1997) 
COEFICIENTE DE ATRITO 
Valor Indicações 
 0,4 Satisfatório para instalações normais 
0,4 a 0,7 Recomendado para uso onde se requer resistência ao escorregamento 
 0,7 Recomendado para locais onde o risco de escorregamento é muito intenso (áreas externas em aclive ou declive). 
 
 
 
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Criou-se assim a curiosidade de observar estes coeficientes de atrito e estudar o seu 
comportamento na resistência ao escorregamento de um objeto formado por um peso 
revestido de borracha, em diferentes superfícies. Através de um aparelho celular e uma 
ferramenta de medição do site www.fisica.pro.br/acc para medir o ângulo de inclinação antes 
do escorregamento e o coeficiente de atrito. 
O experimento deu-se a partir do recolhimento dos dados de dez testes onde o corpo de prova 
que foi submetido ao escorregamento nas superfícies de um piso cerâmico antiderrapante, um 
piso cerâmico de baixa rugosidade e um laminado de Eucatex de uma mesa escolar. Os dados 
recolhidos foram os de coeficiente de atrito e angular, na inclinação máxima antes do 
escorregamento segue o diagrama do corpo livre para o corpo de prova. Figura 3. 
 
Diagrama de Corpo Livre. Imagem Criada em AutoCad (Demonti,2017). Figura-3 
 
 
 
 
 
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4. MEDIDAS EXPERIMENTAIS 
 
A partir daí construímos tabelas e com os dados e calculamos média e desvio padrão do 
coeficiente de atrito e ângulo de cada experimento. (Figura-4) 
 
Tabelas construídas a partir dos dados coletados. Figura-4 
 
Calculamos o limite inferior e superior a fim de construir cartas de controle. 
Usando as fórmulas: 
Limite Inferior: média - 2,26 x Desvio Padrão / √número de testes 
Limite superior: média + 2,26 x Desvio Padrão/ √número de testes 
Assim construímos as seguintes cartas de controle afim de analisar melhor o comportamento 
das forças que interagiam com o corpo de prova. 
 
 
 
 
 
 
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Experimento com piso de baixa rugosidade: 
 
Carta de controle ângulo do piso cerâmico de baixa rugosidade. Gráfico:1 
 
 
Carta de controle coeficiente de atrito do piso cerâmico de baixa rugosidade. Gráfico:2 
 
 
 
 
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Experimento com laminado de Eucatex de uma mesa escolar: 
 
 
Carta de controle ângulo laminado de Eucatex de uma mesa escolar. Gráfico:3 
 
 
 
 
 
 
Carta de controle coeficiente de atrito, laminado de Eucatex de uma mesa escolar. Gráfico: 4 
 
 
 
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Experimento com piso cerâmico antiderrapante: 
 
Carta de controle do ângulo de um piso cerâmico antiderrapante. Gráfico: 5 
 
 
 
 
Carta de controle coeficiente de atrito de um piso cerâmico antiderrapante. Gráfico: 6 
 
 
 
 
 
 
 
15 
5. ANÁLISE DOS DADOS 
 
Os testes apresentaram coeficiente de atrito dentro da norma estabelecida pela ABNT com os 
coeficientes de atrito aceitáveis e dentro do valor tabelado pela norma, segue a tabela de valor 
médio obtida para cada superfície de teste. 
 
Médio coeficiente atrito 
 
Piso de baixa 
rugosidade 
Laminado de 
Eucatex de 
uma Mesa 
escolar 
Piso 
antiderrapante 
 0,507 0,45 0,674 
 
 
Notamos que os testes feitos na superfície do laminado de Eucatex contido na mesa escolar 
tem menor resistência ao escorregamento que os pisos cerâmicos e o piso antiderrapante foi o 
que melhor se comportou no teste de resistência ao escorregamento cumprindo com a sua 
função de criação, sendo ideal para pavimento externo de construções ou em lugares com 
periculosidade de acidentes provindos do escorregamento, já o piso de baixa rugosidade teve 
resultados satisfatórios, porém ainda oferece certo risco ao escorregamento, pois seu 
coeficiente de atrito é inferior ao antiderrapante, mas ele atende as normas da ABNT com 
média de coeficiente de atrito de 0,507. Sua aplicação é indicada para o pavimento interior de 
construções e revestimento de paredes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6. CONCLUSÃO 
 
 
 
 
 Conclui-se que a resistência ao escorregamento provem da força de atrito, o atrito é 
uma característica essencial para os materiais e a suas aplicações, o estudo dele possibilita 
avanços da tecnologia e crescimento da industria, além de segurança e conforto para a vida 
humana. Os testes aplicados apresentaram bons resultados. As superfícies de pisos estudadas 
estão dentro da norma ABNT a NBR 13.818 Placas cerâmicas para revestimento. A superfície 
de laminado de Eucatex de uma mesa escolar também obteve resultados dentro da 
normalidade para o local onde de aplicação e sua funcionalidade. 
 
 
 
 
 
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7. REFERÊNCIAS 
 
 
 
 
 TEIXEIRA, Mariane Mendes. Força de Atrito: Mecänica. 2017. Disponível 
em: <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/forca-atrito.htm>. Acesso 
em: 12 jul. 2017. 
 S.A, Portobello Shop. Manual do Especificador: Portobello Técnico. 2. 
ed. Tijucas Sc: Portobello, 2015. 32 p. Manual do Especificador. Disponível 
em: 
<https://www.portobelloshop.com.br/atendimento/open/ManualdoEspecific
ador.pdf/4163>. Acesso em: 11 jul. 2017. 
 CENTRO DE ENSINO E PESQUISA APLICADA (Brasil). Forças de 
Atrito. 2017. Disponível em: 
<http://efisica.if.usp.br/mecanica/basico/atrito/>. Acesso em: 12 jul. 2017. 
 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13818/97: 
818 Placas cerâmicas para revestimento – Especificação e métodos de 
ensaios, que diz.. Rio de Janeiro, 1997.